光纤珐珀应变仪的精度研究及其在桥梁结构健康监测中的应用

摘要

该论文在大量查阅九十年代以来的国内外学科多种研究报告、学术论文的基础上,选择了将光纤法珀应变仪的精度研究及其在桥梁结构健康监测中的应用作为申请博士学位的研究课题,并做了大量的研究,其主要工作有:1、首先说明了研究的选题背景和开展研究的必要性.概述了和该论文有关的桥梁测量技术,例如机械式测量技术、电测量技术、光纤传感技术,介绍了这些技术的应用状况,然后探讨了目前国内外已经研究的、或正在研究的适合于桥梁监测的光纤传感技术,结合实际情况,提出了将光纤FP传感方案用于桥梁监测,明确了将光纤铂应变仪的精度研究及其在桥梁结构健康监测中的应用作为研究方向.2、研究了目前国内流行的各种光纤FP传感器方案.3、该文从误差理论的角度出发,结合工程应用实际情况,第一次对珐珀传感器和珐珀应变仪测量系统的误差进行了原理性的分析,剖析了误差产生的原因.并对怎样减小误差提出了一些建设性意见.4、设计和制作了一个EFPI便携式光纤应变仪.5、用所研制的光纤应变仪进行了各种各样的实验.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1桥梁结构健康监测的重要性及意义

1.2桥梁结构应变监测中的电测法

1.3桥梁结构应变监测中的光纤传感技术

1.3.1桥梁应变监测中光纤传感器的分类及基本原理

1.3.2光纤应变传感器在桥梁等建筑健康监测上应用

1.4结论

1.5本章小结

2光纤珐珀应变传感器基本原理

2.1珐珀干涉仪的基本原理

2.1.1强度调制/解调法

2.1.2相位调制/解调法：

2.2光纤珐珀传感器的结构特点

2.2.1本征型光纤珐珀传感器[IFPI]

2.2.2非本征型光纤珐珀传感器[EFPI]

2.2.3在线型光纤珐珀传感器[ILFE]

2.3温度、应变对光纤珐珀传感器的影响

2.4复用技术的研究

2.4.1时分复用法

2.4.2波分复用法(WDM)

2.4.3改进的波分复用法

2.4.4光谱法复用

2.5本章小结

3光纤珐珀应变仪精度研究

3.1光纤珐珀应变仪的误差来源

3.2光纤珐珀应变仪的测量装置误差

3.3改进的算法及精度研究

3.4本章小结

4光纤珐珀应变测量仪的设计

4.1硬件设计

4.2系统软件的研制

4.2.1系统软件的基本框架及特色

4.2.2程序设计重点

4.2.3系统软件框图

4.3本章小结

5实验系统及实验

5.1混凝土的基本特性

5.1.1混凝土的组成

5.1.2应力、应变及损伤特性

5.1.3混凝土结构振动特性

5.2光纤传感器埋入技术和方法研究

5.2.1混凝土对光纤传感器埋入/粘贴的影响

5.2.2对埋入式光纤传感器的要求

5.3光纤传感器表面粘贴技术研究

5.3.1粘结剂的作用和分类

5.3.2混凝土表面处理

5.4实验

5.4.1温度实验

5.4.2混凝土收缩实验

5.4.3光纤应变仪在等强度梁上的标定实验

5.4.4光纤应变传感器的长期稳定性试验

5.4.5光纤应变仪在芜湖长江大桥桥梁模型监测的试验

5.4.6光纤应变仪在宜昌长江大桥环道上的疲劳实验

5.4.7光纤应变仪在红槽房公路桥中的实验

5.5本章小结

结论

致谢

参考文献

附录